车载组合导航从0到1如何看待行业投资机会

1、3引言：2022年L3+自动驾驶加速实现从0到1，看好 行业机会资料来源：中汽协、智能网联汽车技术路线图2.0、智研咨询、罗兰贝格、中国互联网发展报告（2021）、中国汽车报网，天风证券研究所整理 本轮汽车革命分为2条主线，一条是电动化，一条是智能化，其中智能化有望推动汽车行业的商业模式从“一次性销售类互联网的长 期服务收费”变化，汽车智能化的实现将彻底改变汽车行业的商业模式。 汽车智能化有3个大方向：智能座舱、自动驾驶和车联网，其中智能座舱实现难度相对较低，已经成为汽车智能化主线上率先落地场景； 车联网的实现难度和发展不确定性较大，落地较为远期；自动驾驶是汽车智能化最核心的基石，当前迎来快速

2、发展。 我们认为，如果以渗透率为核心坐标来观察本轮汽车革命的产业周期，可以大致将汽车革命分为“0-1”阶段（渗透率为1-20%）、 “1-10”阶段（渗透率为20-40%）、“10-N”阶段（渗透率达到40%+）。2022年，汽车电动化将从0-1阶段迈向1-10阶段。根据中汽协的数据，2020年中国新能源汽车渗透率为5.4%，到2021年中国新能 源汽车渗透率已经达到13.5%，而2022年中国新能源汽车渗透率有望达到18.2%，汽车电动化将从0-1阶段迈向1-10阶段进发；2022年，L3+自动驾驶将加速实现从0到1，看好行业机会。根据智研咨询等的数据，2022年中国L3+自动驾驶汽车的渗透

3、率将从 2021年的3%提升到5.1%，到2025年，L3+自动驾驶汽车渗透率将达到20%，L3+自动驾驶加速渗透。2022年L3+自动驾驶将加速实现从0到1，看好行业机会图：中国自动驾驶汽车渗透率及预测图：中国新能源汽车渗透率及预测1.8%2.7%4.5%4.7%5.4%13.5%18.2%0%5%10%15%20%2016A2017A2018A2019A2020A2021A2022E中国新能源汽车渗透率26.0%29.0%32.0%35.0%3.0%22.0%5.0%9.0%12.0%15.0%0.0%0.1%1.0%3.0%5.0%0%10%20%30%40%50%60%2021年E20

4、22年E2023年E2024年E2025年E中国L2渗透率中国L3渗透率中国L4/L5渗透率5一、行业趋势：L3+自动驾驶汽车标配车载组合导航 有望成为大趋势61.1、车载组合导航：实现了GNSS和IMU的优势互补，当前开发和量产难度较大资料来源：头豹研究院，天风证券研究所车载组合导航：GNSS+IMU，二者互补，共同满足定位精度和稳定性的要求 车载组合导航：由“全球卫星导航（GNSS）+惯性测量单元（IMU）”构成的自动驾驶定位导航系统。全球卫星导航（GNSS）：是以人造卫星作为导航台的无线电导航系统，通过GNSS接收机或其它接收器接收卫星信号从而进行定位 导航，它能为使用者提供提供全天候、

5、高精度的位置、速度和时间信息。惯性导航（IMU）：以牛顿力学定律为基础、利用惯性测量单元（IMU）测量加速度从而解算运载体位置信息的自主导航定位方法， 能准确测量位置、加速度、角度等信息。IMU不向外部辐射能量、不依赖于外部信息，因而具备不与外界交互而自主独立工作的能力。 车载组合导航：通过GNSS和IMU的优势互补，从而满足自动驾驶对定位精度和稳定性的要求。GNSS在卫星信号良好时可提供厘米 级定位，但在地下车库等卫星信号微弱的场景下，其定位精度会大幅下降。IMU即使在复杂工作环境中或极限运动状态下也可进行准 确定位，但其存在误差累计问题，两者结合可实现应用场景和定位精度的互补。此外，GNS

6、S更新频率低（仅有10Hz，其延迟达 100ms），不足以支撑实时位置更新，IMU的更新频率100Hz（其延时10ms），可弥补GNSS的实时性缺陷。图：车载GNSS+IMU组合定位导航原理图资料来源：导远电子官网、北云科技官网、华测导航官网、佐思汽研，天风证券研究所整理 当前车载组合导航主要的产品形态是定位盒子（P-Box， Positioning Box），定位盒子主要由GNSS单元、IMU单元、 GNSS天线、MCU等构成。 车载组合导航系统的开发和量产难度较高，其中开发难度主要体 现在将GNSS单元、IMU单元、GNSS天线等耦合成产品的技 术能力。开发商在开发车载组合导航系统时需要先

7、对 GNSS/IMU单元（可以自产或者外购）、GNSS天线等单独进 行解耦，然后再耦合成组合导航系统。耦合过程中需要使用耦合 技术，耦合算法按照效果由高到低可分为松耦合、紧耦合和深耦 合，开发难度也由低到高。实测结果显示，深耦合相较普通的松 耦合定位精度可提升37倍，较紧耦合定位精度可提升25倍。 大多数组合导航厂商只能掌握松耦合技术，定位效果较好的紧/ 深耦合算法成为车载组合导航系统的开发难点。图：导远电子IMU570D（左）和华测导航CGI-220（右）车载组合导航设备产品形态：定位盒子是目前国内车载组合导航系统主要的产品形态，开发和量产难度较高GNSSIMU图：北云科技（bynav）车载

8、组合导航设备X2结构图图：实测显示在高架环岛等恶劣环境下，深耦合定位 相较于松耦合定位，误差减小3-7倍资料来源：导远电子官网、北云科技官网、其它各公司官网、头豹研究院、高工智能汽车，天风证券研究所 产业链：上游器件层对组合导航系统起到决定性作用，其技术门槛高，是产业链的核心部分，当前主要依赖进口。组合导航产业链分 为三个环节，产业链上游参与主体为惯性传感器供应商（包括陀螺仪供应商和加速度计供应商）及GNSS元器件供应商；产业链中游 参与主体是IMU模块生产企业、GNSS模块生产企业及组合导航系统集成商；产业链下游参与者为军用车、弹、航天、船舰等军工企 业及无人机、自动驾驶等相关行业民用企业。

9、其中，对于车载组合导航系统，其上游器件层对组合导航系统起到决定性作用，且其技 术门槛高，是产业链的核心部分，当前主要依赖进口。图：组合导航系统产业链产业链：上游器件层是产业链的核心部分，技术门槛高，当前主要依赖进口GNSS元器件包括射频芯片、基带芯片、板卡、电子元器件等，其中板卡占据GNSS模块成本的50-65%。 惯性传感器主要包括陀螺仪、加速度计、磁力计、压力传感器等，其中加速度计及陀螺仪是最核心的传感器，分别用于测量运载体的加 速度和角速度，对系统精度起决定性作用。陀螺仪可分为4种，其中MEMS陀螺仪由于体积小、成本适中、性价比最高等特点，在量产 车组合导航等消费类市场中得到普及和应用。

10、MEMS陀螺仪与MEMS加速度计搭配使用，二者在惯性导航系统中的成本占比合计约 50%，其中陀螺仪价格往往高于加速度计（以三轴工业级MEMS陀螺仪及加速度计为例，其中陀螺仪价格约2-3万元，而加速度计价 格仅为陀螺仪的10%）。上游器件层：GNSS板卡和MEMS陀螺仪的成本占比最高，自研突破是厂商实现降本的 重要途径资料来源：头豹研究院，天风证券研究所分类厂商中国技术水平说明主要应用领域陀螺仪激光陀螺仪霍尼韦尔、诺格、萨基姆、基尔福特国防科大打破技术壁垒，己 在技术上追赶国际领先水平军用,陆用战车、导弹等 武器装备光纤陀螺仪霍尼韦尔、诺格、萨基姆、KVH通信中国光纤陀螺产能过剩,除高 精度产品

11、外基本已与国际水 平持平多为军用MEMS陀螺仪霍尼韦尔、亚德诺、应美盛、BAE系 统公司中端产品的量产能力和良品 率低于国际水平军用市场占比约70% 民用市场占比约30% 备注:此处占比数据为高 精度MEMS惯性导航系 统销售额占比半球谐振陀螺仪赛峰电子与防务公司、诺格中国在此方面与法国（领先 全球）仍存较大差距,尚处于 起步阶段多为军用加速度计MEMS加速度 计恩智浦、意法、博世、矽立科技、深 迪半导体与MEMS陀螺仪搭配石英挠性加速度 计航晶微电子、航天惯性、开拓精密、 星箭高精度石英挠性加速度计适用于高精度惯性导航图：惯性导航系统工作原理图表：陀螺仪和加速度计的分类111.2、L3+自动

12、驾驶汽车标配车载组合导航有望成为 大趋势资料来源：车载GNSS/IMU组合导航用于自动驾驶尚待解决的若干问题牛小骥、张全、陈起金、张提升、头豹研究院，天风证券研究所整理自动驾驶常见的定位技术有3种：以卫星定位GNSS为代表的信号定位、 以摄像头和激光雷达定位为代表的环境特征匹配定位、惯性导航定位。信号定位：以GNSS系统为主，结合RTK实现厘米级定位，也包括Wi- Fi定位、基站定位等；环境特性匹配定位：利用车载摄像头、激光雷达等传感器，感知周边环 境（相对定位），用观测到的特征和数据库里的语义地图或特征 地图进 行匹配，得到车辆的位置和姿态；惯性导航定位：依靠惯性传感器（IMU）获得加速度和

13、角速度信息，并 由此推算获得当前的位置和方位的定位技术。 这三种方案各有优劣，单独使用均无法满足L3+自动驾驶对定位系统的 高精度、高可靠性、高可用性要求：信号定位方式依赖卫星信号，在隧 道、车库等地方容易出现卫星信号丢失，信号定位失效；环境特征匹配定位中的传感器容易受恶劣天气影响；惯性导航定位虽然不容易受外界 环境干扰，但是其误差会随时间增加而变动。三种方案的单独使用均无 法满足L3+自动驾驶对定位系统的高精度、高可靠性、高可用性的要求， 于是将摄像头、激光雷达、IMU、GNSS信号等进行更深层次的融合， 尤其是GNSS和IMU信号的融合，有望构成较为完美的L3+自动驾驶定 位方案。表：3种

14、定位方式的优劣势对比自动驾驶有3种定位方式，各有优劣，单独使用均无法满足自动驾驶对定位系统的要求分类传感器优点缺点信号定位GNSS单元全天候、全天时、 绝对位置准确依赖卫星信号，在信号丢 失时，无法定位；易受电磁 环境干扰；GNSS更新频率 低（仅有10Hz，其延迟达 100ms），不足以支撑实时位置更新环境特征匹配定 位摄像头或激光雷 达可获得周围环境的3D信息摄像头和激光雷达受天气、 环境、光线影响大；激光雷 达价格昂贵、寿命短惯性导航定位IMU单元不依赖于外部信息， 强自主性，不易受 外界环境干扰；数 据更新频率高误差随时间增加而变大图：多传感器融合定位有望构成较为完美的L3+自动驾驶定

15、位方案资料来源：佐思汽研、各公司官网、Wind，天风证券研究所整理 我们认为，车载组合导航应用在L3+自动驾驶汽车上的核心优势有3点：精度高：GNSS和IMU本身就能够单独实现厘米级的高精度定位；与此同时，IMU能够与车辆轮速、方向盘转角、其他传感器等信息 结合，进一步提升定位精度；多场景适用：在卫星信号较好时，GNSS系统能提供全天候、全天时、绝对位置准确的定位信号；当汽车进入隧道或车库等卫星信号 缺失的领域，基于失效前感知到的道路信息和IMU对汽车航迹的推演，IMU单元仍然能够让汽车继续保持安全行驶。可靠性高：IMU可验证GNSS定位的自洽性，对于无法自洽的GNSS数据进行过滤和修正。例如

16、，若GNSS系统出现故障时输出汽车 的绝对位置在短时间内发生了很大的变化，这将反馈给自动驾驶系统“汽车具有很大加速度”这一信息，而此时IMU发现汽车并不具 备这样的加速度，这表明GNSS 定位出了问题，IMU将会接管绝对定位系统； 小鹏P7、蔚来ET7等多款L3+车型均配备了车载组合导航系统，凭借精度高+多场景适用+可靠性高的优点，我们判断L3+自动驾驶汽 车标配车载组合导航有望成为行业大趋势。表：多款L3+自动驾驶车型均配备车载组合导航精度高+多场景适用+可靠性高，车载组合导航有望成为L3+自动驾驶的标配厂商车型定位方案自动驾驶级别配套厂商蔚来ET7高精度地图+高精度定位终端+V2XL3-L

17、4小鹏P7高精度地图(高速）+GNSS+RTK+IMUL3导远智己L7GNSS+IMUL3-L4哪吒未知GNSS+IMUL3-L4华测广汽埃安埃安LX PLUS高精度地图+GNSS+RTK+IMU+5G-V2X埃安V高精度地图+GNSS+RTK+IMUL3埃安LXL3埃安V PLUS华人运通高合HiphiXRTK+GNSS+IMU+高精地图+V2X理想2021款理想ONERTK+GNSS+IMU+高精地图一汽红旗E-HS9高精度地图+GNSS+RTK+IMU+5G-V2X14二、市场空间&行业增速测算：至2025年预计全球 车载组合导航行业市场规模达到140亿元，2021- 2025的CAGR

18、达43资料来源：乘联会、智研咨询、头豹研究院、罗兰贝格、智能网联汽车技术路线图2.0，天风证券研究所整理假 设：（1）L3+级汽车标配1套GNSS/IMU系统；（2）从全球市场和中国市场来看，当前组合导航设备单价分别约为1500和 1300元/套，假设2021和2022年其ASP每年降低10%。之后随着产品的更新迭代，产品平均ASP降幅有望缩小，假设2023- 2025年其ASP每年降低5%；（3）2021年全球和中国汽车总销量约为7956、2628万辆，预测未来几年全球和中国汽车销量均稳 定增长，到2025年，全球和中国汽车总销量分别为8900、3000万辆；（4）根据智研咨询、智能网联汽车

19、技术路线图2.0等 的数据，2021年全球和中国的L3+自动驾驶渗透率分别为2.8%和3.0%，到2025年，全球和中国的L3+自动驾驶汽车渗透率分别 达到14.3%和20.0%。经 我们测算：2025年，全球车载组合导航市场规模约为140亿元，2021-2025年的CAGR为43%；2025年，中国车载组合导航市 场规模约为57亿元，2021-2025年的CAGR为54%。表：车载组合导航市场空间&行业增速测算车载组合导航市场空间&行业增速测算全球车载GNSS/IMU组合导航渗透率&市场空间&行业增速测算类别2021年E2022年E2023年E2024年E2025年E汽车总销量（万辆）795

20、68200845087008900L3+自动驾驶渗透率2.8%4.7%7.6%11.2%14.3%车载组合导航设备ASP（元/套）15001350121511541097ASP下降幅度10%10%5%5%车载组合导航市场规模（亿元）33.452.078.0112.5139.620212025年的CAGR43%中国车载GNSS/IMU组合导航渗透率&市场空间&行业增速测算类别2021年E2022年E2023年E2024年E2025年E汽车总销量（万辆）26282700280029003000L3+自动驾驶渗透率3.0%5.1%10.0%15.0%20.0%车载组合导航设备ASP（元/套）1300

21、117010531000950ASP下降幅度10%10%5%5%车载组合导航市场规模（亿元）10.216.129.543.557.020212025年的CAGR54%16三、复盘海康、大华、Trimble，如何看企业竞争 要素？ 车载组合导航属于传统卫星定位行业下的一个细分赛道，传统卫星定位和安防行业均为ICT行业，“技术+产品”的更迭贯穿行业各个 周期，而传统卫星定位公司Trimble、安防公司海康和大华均是经历行业周期磨炼后留存下的龙头。 通过复盘，三者具有相同的发展路径：凭借技术的突破切入市场，获得先发优势技术+产品更迭，向解决方案商转型，提升产品ASP的同时不断扩展新客户数字化转型，向

22、AI云方向发展，企业逐渐平台化。资料来源：海康威视官网、前瞻产业研究院、大华股份公司公告、ofweek、Trimble官网，天风证券研究所整理复盘海康、大华和Trimble：三者具有相同的发展路径图：海康威视、大华股份和Trimble的发展历程2001海康成立2002发布音视频板卡和DVR 产品2009向系统解决方 案业务延伸20102012推出了面向电力、交通、加入门禁、报警产品及 金融、公安等细分行业方案，并进的解决方案入智能楼宇市场2016开始数字化转型2017提出AI Cloud 架构2018成立PBG、EBG 和SMBG 三大事 业群2001大华成立2002推出业界首台自主 研发的8

23、路嵌入式 DVR2018实行“大华HOC 城市之心”战略2009发力前端产品 业务2014转型解决方案 提供商2015、2016布局创新业务、 安防PPP项目和安 防运营2017围绕云生态、智未来 的战略，推动产业转 型升级Trimble成立自惠普收购GPS技术， 并成功研发出首批产品成功研发RTK技术， 发布首台手持GPS设 备1992并购了Spectra Precision， 获得了激光技术资源；并 购TDS，发力土地测量、建 筑和GIS市场并购Tracernet Corp，并购CSC UK Ltd和IQ发力无线车队管理解决Irrigation，发力钢筋混凝方案土建筑设计和灌溉系统硬件和软

24、件解决方案19781980、19822000200420132014将软件和服务作为增 长的关注点2015收购林业物流和收获解 决方案SaaS提供商Fifth Element Oy发展的第一阶段发展的第二阶段发展的第三阶段 优秀赛道：安防行业和卫星定位行业赛道足够长，龙头企业可以不断扩展业务边界形成规模化优势。另一方面，下游需求是非标准化 的，企业需要具备定制化能力，企业提供的产品需要进行更新迭代以满足不同的下游需求，产品的更新迭代（硬件整套解决方案 软件与服务）有助于企业不断提高产品的ASP。 公司层面：1）技术和规模化筑起企业核心壁垒：企业持续的研发投入将带来技术领先，才能够完成产品的更迭

25、。另一方面，行业龙头呈现出研发 费用率和销售费用率双高的特点（ 2020年海康/大华/Trimble的研发费用率分别是10%/11%/15%，销售费用率分别是12%/16%15% ），研发和销售费用率会随着营收规模扩大而逐渐边际递减，行业企业需要规模化发展；2）过于二十年间，安防行业经历了从“看得见”到“看得清” 再到“看得懂”的变化，卫星定位行业也经历了从“导航”到“测 绘”、从“低精度”到“高精度”的变化，三者能够不断抓住行业机遇，本质上源自公司管理层眼光前瞻与执行力强前瞻性表现 为精准布局，执行力强则是完成上下游突围的关键。资料来源：Wind、艾瑞咨询、前瞻产业研究院、锐观咨询，天风证券

26、研究所整理海康、大华和Trimble取得成功的关键原因：优秀赛道+技术与规模化优势+优秀管理层图：安防行业下游全景图9.5%9.5% 9.0%9.7%10.7% 10.0%11.3%14.8%14.0%14.4%14.4%6%4%2%0%7.6%7.6%8%10%16%14%12%10.7%2016年 2017年 2018年 2019年 2020年海康威视大华股份Trimble15.1%10.6%11.8%12.6%11.6%12.3%12.8%14.2%16.0%15.2%15.4% 15.1%15.4%16.2%14.8%8%6%4%2%0%10% 9.4%12%18%16%14%2016

27、年 2017年 2018年 2019年 2020年图：海康、大华、Trimble的研发费用率图：海康、大华、Trimble的销售费用率海康威视大华股份Trimble26.829.119.27.521.410.113.8051015202530352015年 2016年14.92017年2018年29.814.72019年图：海康和大华的市占率对比海康威视大华股份 车载组合导航行业同安防行业、传统卫星定位行业相比，具有很多相似点：1）进入壁垒高：车载组合导航作为一项以安全性为核心要求的自动驾驶高精度定位技术，技术壁垒高；规模化生产能降低研发投入所带来的固定成本，龙头企业的规模化优势也将构筑行业进

28、入壁垒；2）下游车企/车型需求差异性+上游器件层国产替代空间大，“定位技术+组合导航产品”拥有快速迭代的机会；结合前文的分析，车载组合导航上游器件层的国产替代空间大；不同车企、同一车企的不同车型仍会存在需求差异性，L3/L4/L5汽车对定位系统的性能要求也会有差别，这需要企业不断完成技术+ 产品迭代，紧跟下游需求创新；将汽车定位单元模块化，使其可以整合进自动驾驶计算域控制器等设备中，符合汽车电子系统从ECU分布式架构，逐渐转向域控制器 架构、整车中央计算架构升级的趋势。从定位盒子到高集成度的定位模块，车载组合导航设备产品形态的转变也需要企业不断完成技 术+产品迭代。车载组合导航行业：进入壁垒高

29、+“技术+产品”拥有快速迭代的机会图：导远电子IMU570D定位盒子（左）和北云科技M1贴片式组合导航模块（右）的尺寸对比尺寸：116x99.78x30mm资料来源：导远电子官网、北云科技官网、高工智能汽车，天风证券研究所 结合三家龙头的成功经验，看车载组合导航企业的竞争要素：1）具备开发和量产能力：当前，车载组合导航设备的开发和量产难度较大，国内能开发出的量产车组合导航产品并获得定点客户的仅 华测导航、导远电子、北云科技等少数几家企业；2）大客户：L3+自动驾驶汽车相较于燃油车、普通新能源汽车的关键变化在于核心竞争领域上移至芯片+软件+操作系统，这部分是 最容易积累优势，如L3+自动驾驶技术

30、的迭代、操作系统的用户使用习惯，所以我们判断L3+自动驾驶汽车较传统车、普通新能源汽 车进一步集中。因此，成为关键车企的供应商非常重要，这有助于企业加速实现规模化生产；3）技术+产品迭代，实现降本、紧跟下游需求：上游GNSS模组和IMU模组的自研突破能有效实现降本；拥有“定位技术+组合导航 产品”的快速迭代能力才能紧跟下游需求。结合三家龙头的成功经验，如何看车载组合导航企业的竞争要素？21四、投资建议华测导航：开发能力+大客户+GNSS技术优势+管理层执行力强 国内车载组合导航厂商可大致分为两类传统卫星定位领域切入车载领域的厂商（例如华测导航、中海达、千寻位置）和“All in car” 的车

31、载定位导航厂商（例如导远电子、北云科技），前者的优势是GNSS技术积累丰富+资源优势，而汽车行业的“Know-how ”能 力则是后者的核心优势。在这两条线中分别看好华测导航和导远电子： 华测导航：（1）开发能力+大客户：华测导航是国内少数几家具备乘用车组合导航设备开发能力的公司。除了定点合作哪吒汽车，公司还不断地 突破国内其它多家大型车企。（2）GNSS技术优势：公司专注高精度卫星导航定位技术近20年，GNSS/RTK技术国内领先。2019年公司在全球GNSS/RTK技术 发展非常成熟的背景下还创新地推出了“惯导+RTK”产品，这也帮助公司积累了组合导航项目经验并应用到车载组合导航系统中。展望未来，公司耦合能力有望持续领先于竞争对手，GNSS领域多年的技术积累也将有助于公司完成车规级GNSS模组的自研突破。（3）管理层执行力强：公司与全球卫星